化工废水检测与处理课程整体设计与单元设计.docx
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化工废水检测与处理课程整体设计与单元设计
附件7：
《化工废水检测与处理》课程整体设计
（Chemicalwastewateranalysis&treatment）
一、课程性质：
学分：
5学分总学时：
80
授课对象：
应用化工技术专业和环境保护专业学生
课程性质：
原课程《精细化工废水治理技术》是精细化工工艺专业的专业选修课，28学时，都为理论课，因此在培养学生能力上有一定的局限性。
如果将废水检测与治理结合在一起讲解，把实验、实训与理论教学有机结合，能够为化工企业或环保部门培养具有废水监测与治理的人才。
在可持续发展、环境保护日益受到重视的今天，废水监测与治理应该成为化工专业的必修课，为化工企业培养既懂化工又懂废水治理的复合型人才。
因此本课程定位为化工专业的必修课。
先修课：
仪器分析、有机化学、分析化学后续课：
无
二、课程设计：
1能力目标和知识目标
能力目标：
（1）能够运用化学分析或仪器分析方法，对化工废水进行各项指标检测，得出废水污染物种类和含量的信息。
（2）能够根据检测结果，运用过滤、沉降、混凝沉降、气浮、中和、氧化、还原、沉淀、吸附、离子交换、萃取、吹脱汽提和生化处理等方法，处理实验室废水和工厂废水，去除其中部分污染物，使其得到一定程度的净化。
（3）能够根据废水水质，综合运用各种方法，设计工艺流程并实施，将废水净化，使其达到排放标准。
（4）通过合作完成废水处理任务，提高解决问题和与人合作的能力。
知识目标：
（1）掌握精细化工废水的特点，污染物的毒性与可降解性。
（2）掌握废水的各种水质指标和检测方法。
（3）掌握各种处理方法的概念和原理，理解其工作过程，了解其主要设备。
2能力训练项目设计
编号
能力训练项目
能力训练
亚项目
拟实现的能力目标
相关支撑知识
训练方式手段及步骤
结果（可展示）
1
一号废水（以无机污染物为主的废水）检测与处理
1.1一号废水检测
能够根据废水情况安排检测项目，并用相关方法和仪器得出测定结果，得到一号废水敌情。
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
给各组发放一号废水，组内分工合作逐步进行检测。
先测色度在测PH值，并测酸度，之后测离子含量和COD
测得的一号废水各项指标
1.2一号废水处理
能够根据废水情况，选择合适的处理方法，并能够搭建装置，进行处理，使水质改善
废水各种处理方法的原理、操作过程和应用。
各组在教师引导下进行处理，先过滤去除不溶物，再用吸附法回收金属离子，最后调PH值。
处理操作过程和结果
1.3处理后一号废水检测
能够对处理后的一号废水各项指标进行检测
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
组内分工，检测各个指标并汇总分析
检测报告
1.4参观金甬腈纶厂污水处理车间
能够理论联系实际，对化工厂污水车间运行状况进行观察，加深理解。
废水处理知识和化工工艺知识
同学们到化工厂污水车间参观，教师和技术员讲解
参观报告
2
二号废水（可降解的高浓度有机物的废水）检测与处理
2.1用已学方法和仪器检测二号废水
能够根据废水情况安排检测项目，并用相关方法和仪器得出测定结果
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
给各组发放二号废水，组内分工，检测各个指标并汇总分析
测得的二号废水各项指标
2.2用新方法检测二号废水新指标
能够检测二号废水BOD，能判断污染物可降解性与毒性，并用气相色谱检测其中有机物种类和含量
BOD、COD的测量方法及其与降解性的关系。
教师演示，同学们分组进行测量。
检测结果
2.3二号废水处理
能够根据废水情况，选择合适的处理方法，并能够搭建装置，进行处理，使水质改善
废水各种处理方法的原理、操作过程和应用。
各组在教师引导下进行处理，先气浮去除浮油，再用萃取法回收有机物，之后调PH值，最后用活性污泥法进行处理
处理操作过程和结果
2．4处理后二号废水检测
能够对处理后的二号废水各项指标进行检测
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
组内分工，检测各个指标并汇总分析
检测报告
2.5参观岩东污水处理厂
能够理论联系实际，对污水处理厂运行状况进行观察，加深对各种处理过程的理解。
废水处理知识和化工工艺知识，尤其是生化处理知识
同学们到水处理厂参观，教师和技术员讲解
参观报告
3
三号废水（含有毒有机物的废水）检测与处理
2.1用已学方法和仪器检测三号废水
能够根据废水情况安排检测项目，并用相关方法和仪器得出测定结果，能判断污染物可降解性与毒性
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
给各组发放三号废水，组内分工，检测各个指标并汇总分析
测得的三号废水各项指标
2.2用新方法检测三号废水中某些有机物含量
能够用紫外-可见分光光度法检测某些有机物的含量
紫外可见分光光度计的原理和使用
教师演示，讲解关键点，同学们分组进行测量。
检测结果
2.3用方案A进行三号废水处理
能够根据废水情况，选择合适的处理方法，并能够搭建装置，进行处理，使水质改善
废水各种处理方法的原理、操作过程和应用。
各组在教师引导下进行处理，先混凝沉降去除悬浮物，再用吹脱汽提去除低沸点物质，最后用活性污泥法进行处理；
处理操作过程和结果
2.4用方案B进行三号废水处理
能够选择合适氧化剂，搭建装置，用氧化方法去除水中污染物。
氧化方法处理废水的原理和过程，水处理中常用的氧化剂。
各组分别用漂白粉，fenton试剂等氧化剂氧化三号废水，同学们搭建装置进行操作。
教师讲解各种氧化还原方法和设备。
处理过程和结果
2．5两方案处理后三号废水检测和比较
能够对处理后的三号废水各项指标进行检测
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
组内分工，检测本组两方案处理后废水指标并汇总分析
检测报告
4
四号废水（生化实训中心废水）检测和处理
4.1四号废水检测
能够对四号废水进行各个指标和污染物含量检测
废水的水质指标和各检测方法，各仪器的结构和使用
给各组发放四号废水，组内分工，检测各个指标并汇总分析
测得的四号废水各项指标
4.2四号废水处理工艺流程设计
能够查询相关文献，设计出合理的处理流程
废水的各种处理方法
各组同学分析废水检测结果，针对其中污染物查询资料，综合运用所学知识和能力，组内进行讨论，设计出合理的处理流程
设计的工艺流程简图
4.3四号废水的处理
能够在现有条件下完全或部分实施该流程，将本组废水尽可能处理好。
各种方法的操作和设备，各种药剂的选择
根据流程进行废水处理，本组同学分工合作
废水处理过程和结果
4.4处理后四号废水检测
能够对处理后的本组废水水进行检测
各指标的检测方法，各仪器的原理和操作
组内分工，将废水pH值，色度、COD及主要污染物进行检测
检测过程和结果
3进度表设计
课次
学时
能力目标
项目编号
知识目标
其它内容（授课方法）
考试方法
1
2
通过对废水检测和处理，发现自身能力缺陷。
1．1
了解环境污染尤其是水污染现状。
发放废水，请同学们各尽所能进行检验和处理，但未能成功。
教师演示废水处理。
同学们发现自身能力缺陷。
展示实验室废水图片、水污染图片，使同学们树立打败废水这一劲敌的信心和决心。
讲述本课程大致结构，教学方法，考核方案
是否积极动手参与检测处理（2%）
2
2
能够用稀释倍数法、铂钴比色法和色度仪分别测定一号废水的色度（chroma）。
掌握色度的概念，掌握三种方法的操作要点。
观察一号废水，发现有不溶物。
教师演示三种测色度的方法，各组同学轮流测量，教师进行指导。
对色度测定过程和结果进行评分（2%）
3
2
能够用PH试纸、PH玻璃电极和便携PH计测定一号废水的PH值。
1.2，1.3
PH对水处理的影响，PH计的原理。
先让学生用PH试纸测PH值，再演示PH玻璃电极和便携PH计测量PH值，同学们分组进行训练。
对PH值测定过程和结果进行评分（2%）
4
2
能够用酸碱滴定法测一号废水的酸度；能够用电导率仪测定一号废水电导率（conductance）
掌握酸度、碱度的概念和测量方法。
掌握电导率的概念和电导率仪的使用方法
上次课测得PH为酸性，则进行酸度的测试，同学们用酸碱滴定法完成。
分组进行电导率的测定，
对酸度和电导率测定过程和结果进行评分（3%）
5
2
能够用能够用原子吸收法（AAS,Atomicabsorptionspectrophotometry）测定一号废水中金属离子
1.4
理解AAS的原理和应用，了解仪器结构
电导率测定显示离子含量较高，带领同学们用原子吸收测量金属离子。
结果证实其中含有银、铬等离子
对原子吸收测金属离子过程和结果评分（3%）
6
2
能够用COD测定仪测定一号废水COD（Chemicaloxygendemand）
1.5
理解COD与BOD的概念、区别和联系
用重铬酸钾法COD测定仪测定废水的COD。
总结一号废水检测结果，得出敌情报告。
同学们思考如何处理。
对COD测定过程和结果进行评价（3%）
7
2
能够在实验室内用天罗地网——过滤方法（filtration）去除一号废水中不溶物
2.1
过滤的概念和应用，分类，工业上过滤设备
针对废水中不溶物，启发同学们用过滤方法去除。
先概述，再分述。
学生单人操作过滤过程。
对过滤过程、结果和课堂表现打分。
（2%）
8
2
能够用吸星大法——活性炭吸附（ad-
sorption）方法将过滤后的一号废水中脱色并回收金属离子
2.4
吸附的原理，操作、设备，常用吸附剂，吸附剂的再生。
教师讲述活性炭（activatedcarbon）
吸附的原理和工业上吸附过程，每组取废水，参照工业过程，搭装置，选择不同吸附剂，进行脱色处理。
对吸附过程、结果和课堂表现打分（3%）
9
2
能够用左右互搏——中和方法（neutralizaiton）调节pH值吸附后一号废水，使其呈中性。
能够用各种方法对处理后一号废水进行检验。
2.7
2.9
掌握中和剂量的计算，理解石灰干投与湿投。
计算中和药剂用量，模拟工业中和过程，进行酸碱中和处理。
讲述干投法与湿投法的异同。
中和处理完成后，各组同学对处理后废水进行检验，看水质变化。
对中和过程和结果、检验过程和结果打分（3%）
10
4
能够理论联系实际，对化工厂污水车间运行状况进行观察，加深理解。
回顾所学三招，理解其工业过程和在废水处理中的应用。
带领同学们到化工厂污水车间参观，教师和技术员讲解，同学们回顾所学，并见识一些尚未学的处理招数。
对参观过程表现和参观报告评分。
（3%）
11
2
能够运用已学的水质检测仪器和方法对二号废水进行检测
加深对各种方法的原理和应用的理解
给各组发放二号废水（有机无毒废水），同学们组内分工，运用已学的水质检测仪器和方法对其进行水质检测，得出二号废水基本情况。
COD值较高，需测BOD，为BOD测量做好准备。
对检测过程和结果进行评分。
（2%）
12
2
能够用BOD测定仪测定二号废水的BOD，并评价其生物可降解性（bio-
Degradable）与毒性
掌握BOD的概念，理解有机物可降解性与毒性及其判定方法
教师讲解BOD的概念，演示测定过程，同学们分别进行检测。
检测过程中教师讲解如何从BOD和COD判断水中污染物性质，学生对本组废水进行毒性和生物降解性判断
对操作过程和结果进行评分。
（3%）
13
2
能够用气相色谱法gaschromatography定性定量分析二号废水中有机污染物
1.8
1.10
气相色谱仪结构与原理，定量方法
复习气相色谱法原理，熟悉仪器，之后分组轮流进行。
教师启发同学对结果进行分析。
对二号废水敌情进行汇总，并思考处理方法。
对操作过程和测定结果打分（3%）
14
2
能够用轻功水上飘——气浮的方法（flotation）去除二号废水中乳化油
2.3
各种浮上分离方法的原理和操作过程和设备
讲解气浮的原理和工业过程，同学们分组在实验室内进行化学药剂法和加压溶气法的操作
浮上分离前后分别测COD，看分离效果。
（3%）
15
2
能够化敌为友，用萃取（extraction）方法处理二号废水，回收有机物；能够用左右互搏（酸碱中和法）调废水PH值。
2.6
萃取原理，萃取剂选择，工业上萃取过程和设备
教师讲解原理和萃取剂后，学生根据废水特点选择合适萃取剂，并进行萃取操作，最后回收。
萃取操作过程，COD去除率，回收物质（3%）
16
4
能够运用小型实验装置，用活性污泥法（ActivatedSludge）和生物转盘法处理二号废水
2.10
好氧处理和厌氧处理原理，活性污泥法常用设备与过程.
教师讲解好氧（aerobic）和厌氧（anaerobic）生化处理的原理、过程和应用。
在实验室内用小型装置将二号废水进行好氧生化处理。
处理过程中进一步降解重要知识。
设备操作，处理过程，COD去除率（5%）
17
2
能够检测处理后的二号废水各项指标，判断废水处理情况
进一步加深对各种方法的原理和应用的理解
同学们组内分工，运用已学的水质检测仪器和方法对本组处理后废水进行水质检测，检测结果汇总后讨论。
对检验过程和结果打分（2%）
18
4
能够理论联系实际，对污水处理厂运行状况进行观察，加深理解。
回顾所学六招，理解其工业过程和在废水处理中的应用。
带领同学们参观污水处理厂，教师和技术员讲解，同学们回顾所学，并见识一些尚未学的处理招数，重点在生化处理。
参观过程表现和参观报告（3%）
19
2
能够用已会的方法检测三号废水，得出敌情。
进一步加深对各种方法的原理和应用的理解
同学们组内分工，运用已学的水质检测仪器和方法对三号废水进行水质检测，检测结果汇总后讨论。
对检测过程和结果打分（3%）
20
2
能够紫外可见分光光度计（UV-Visspectrophotometry）测三号废水中有机物含量
掌握紫外可见分光光度计的结构和测定原理
回顾紫外可见分光光度法原理，同学们组内分工，配制溶液，进行检测
对检测过程和结果打分（3%）
21
2
能够用移形换位——混凝沉降（coagulation）去除三号废水中悬浮颗粒
2.2
理解沉降与混凝沉降的原理，常用混凝剂（alumina），了解混凝设备，理解工业过程
将三号废水加混凝剂进行沉降，讲解混凝原理，常用混凝剂。
沉降过程中讲述工业沉降设备。
对沉降操作过程和结果打分（3%）
22
2
能够用乾坤大挪移——吹脱汽提（airstripping）去除沉降后三号废水中的沸点较低的物质
2.5
理解吹脱、汽提的原理和异同，理解工业上吹脱汽提操作与设备
讲述吹脱和汽提的原理，同学们在实验室内用水蒸气蒸馏装置实现汽提操作，去除三号废水中沸点较低污染物，并回收。
对装置搭建和汽提操作和结果打分（3%）
23
2
能够运用小型实验装置，用活性污泥法处理汽提后三号废水
2.10
好氧处理和厌氧处理原理，活性污泥法常用设备与过程.
将经过处理,有毒物质去除后的中性废水进行好氧生化处理。
由于设备有限，只能由少数几人示范。
对生化处理操作和结果打分（3%）
24
2
能够用氧化（oxidation）方法处理三号废水
2.8
氧化方法分类，各种氧化剂
各组分别用漂白粉，fenton试剂等氧化剂氧化三号废水，同学们进行操作。
教师讲解其它实验室内难以实现的氧化还原方法和设备。
对氧化操作过程和结果打分（3%）
25
2
能够检测处理后的三号废水各项指标，判断废水处理情况
进一步加深对各种方法的原理和应用的理解
同学们组内分工，运用已学的水质检测仪器和方法对本组处理后废水进行水质检测，检测结果汇总后进行对比和讨论。
对检验过程和结果打分（2%）
26
一周实训
能够对四号废水进行各个指标和污染物含量检测，能够查询文献，为本组废水设计处理工艺流程，能够实施处理流程，能够对处理后的本组废水水进行检测，并分析处理成败原因
4.1
4.2
4.3
4.4
废水检测的各种方法和仪器，废水处理的各种方法、过程设备。
工艺流程设计的知识
各组同学分析废水检测结果，针对其中污染物查询资料，综合运用所学知识和能力，组内进行讨论，设计出合理的处理流程，根据流程进行废水处理，本组同学分工合作，组内分工，将废水pH值，色度、COD及主要污染物进行检测。
对处理流程和结果进行答辩，寻找适合处理生化中心废水的最佳流程。
检测过程与检验报告单，工艺流程图，废水处理过程
（30%）
4第一堂课设计梗概
实验室内进行，同学们分组，发放有色废水，给同学们一节课时间，请同学们利用已有知识和能力进行检验和处理。
同学们积极参与，进行了加热、过滤、滴定等操作，但无法成功。
教师演示用活性炭进行废水处理，将颜色脱去。
同学们发现自身能力缺陷。
展示实验室废水图片、水污染图片，使同学们树立打败废水这一劲敌的信心和决心。
本学期将在实验室内演练检验和处理废水的各种招数，将废水处理好。
最后讲述考核方案，具体见下面。
三考核方案
考试组成：
为培养学生能力，考核把重点放在了平时的项目训练上，前三个项目共占70%，各自比例见进度表。
第四章大项目占30%。
每个项目打分都以十分制，总分由各项目分数加权平均而得。
小项目打分看态度，操作过程，检测和处理结果，在合作项目中所起的作用。
大项目看流程设计是否合理，实施是否顺利，关键还是处理结果。
备注：
1。
因为每次课都在最终考核中占一定比例，旷课则无本次课相应的分数，故不再单设考勤分。
2．如在训练项目中有弄虚作假情况，本次项目为零分。
发现三次，本课程无成绩。
四教材、资料：
主要教材：
《精细化工废水治理技术》，冯晓西，化学工业出版社；
《化工废水处理技术》，毛悌和，化学工业出版社；
《环境监测》中有关废水监测章节。
参考书：
《精细化工废水治理技术》，冯晓西，化学工业出版社；
《实用废水处理技术》，佟玉衡，化学工业出版社；
《废水生物处理技术》，吴婉娥，化学工业出版社；
《水污染控制工程（下册）》，高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社
五设计体会
设计前要对学生未来可能的职业进行分析，确定本课程的能力目标，再围绕能力目标进行项目设计。
要勇于突破教材，突破传统教学方法。
本课程如果只是按照教材顺序向同学们灌输废水处理的知识，同学们无法真正拥有处理的能力，教师讲得再好也只是纸上谈兵。
设计后的课程以四种废水的处理任务带动课程教学，由浅入深，由简单到综合，教师和同学们一起进行处理废水的训练，通过真刀真枪的演练打败废水，学到真功夫。
本设计中将九种废水处理方法用武功命名，形象表达出各方法的特点，使学生更有兴趣。
附件8：
单元设计——吸附法处理一号废水
本次课标题：
吸星大法——吸附法处理一号废水
授课班级
上课
时间
周月日第节
上课
地点
周月日第节
教
学
目
的
通过训练使学生能够用吸附方法将一号废水脱色，并回收金属离子。
在训练过程中掌握吸附的分类，常用吸附剂，理解工业上吸附的过程和设备。
教学
目标
能力（技能）目标
知识目标
能够用吸附方法将一号废水脱色，并回收金属离子。
能够选择合适的吸收剂，确定用量，用适当的装置完成吸附操作。
掌握吸附的分类和常用吸附剂，理解工业上吸附的过程和设备。
理解吸附剂再生的过程和设备。
重点
难点
及
解决方法
重点：
吸附剂的选择，工业上吸附的过程和设备
难点：
工业上吸附的过程和设备
解决办法：
用简易装置模拟工业上吸附设备，并让学生练习，观看过程。
参考资料
《化工废水处理技术》，毛悌和，化学工业；
《实用废水处理技术》，佟玉衡，化学工业；
课前准备：
每组准备有锥形瓶，烧杯，搅拌棒，磁力搅拌装置，电动搅拌装置，烧瓶等。
实验室准备好活性炭、磺化煤、活性白土、锯末等各种吸附剂。
教师准备1000ml高色度染料废水。
步骤一：
回顾并引入吸附法（5分钟）
Q:
上次课我们用什么招数处理了一号废水？
A:
过滤方法（filtration）。
Q:
去除了什么物质？
A:
去除了不溶固体。
Q:
还有哪些污染物需要去除？
A:
金属离子、颜色、酸。
。
。
如何去除金属离子和颜色呢？
今天我们要学习一招来对付它们，那就是“吸星大法”——吸附（adsorption）。
步骤二：
认识吸附剂。
（5分钟）
简要描述吸附方法。
同学们观察吸附剂。
有各种颜色的粉末状物质，有的同学认出了。
（同学们内心可能在想：
这些东西有什么用呢？
这么脏兮兮的东西，难道能净化水？
）
教师讲解：
这个黑色的是活性炭（activatedcarbon），白色的是活性白土，这个黄色的呢就是大家很熟悉的锯末。
这些东西在我们这里就成了宝贝，是吸附剂，是用来吸附化工废水中污染物的。
同学们不解：
为何这么脏的东西能够处理废水呢？
用事实说话，转入下一步骤。
步骤三：
训练吸附法处理废水（35分钟）
讲述训练任务，课件展示组内分工，吸附剂用量，实验所用仪器。
同学们开始动手做。
教师在训练初期巡视，指出错误，答疑。
待稳定后，教师提问：
这些吸附剂有什么共同点？
哪些物质可以用作吸附剂？
同学思考，个别回答后，教师再讲解。
之后用通俗语言讲解吸附类型。
讲解温度、吸附剂、吸附剂用量对吸附操作的影响。
步骤四：
讲解工业上的吸附，部分同学训练用“固定床”处理废水（25分钟）
同学们正常操作同时，教师讲：
在工业上，我们能用烧杯，用搅拌棒来处理每日几百立方的废水吗？
当然不能！
那工业上如何用吸附方法处理废水呢？
吸附剂还是这些，关键就是设备变了，变大了，变强了，自动化了。
此后讲述工业吸附操作的形式和反应器（reactor）：
静态操作的反应池，就相当于学生的烧杯。
动态操作的固定床（fixedbed），流化床（fluidizedbed）和移动床（movingbed）。
课件展示这些设备的结构，废水和吸附剂的流动方式。
提问：
大家边做边思考，如何用实验室现有玻璃仪器，做出一个固定床吸附装置，并且动态操作？
如果有学生想到最好，如果没有，则由教师演示。
拿一根玻璃管（可用冷凝管代替），一端用布包住，往里面倒入活性碳，约充满80%，这样就形成一支最简易的fixedbedreactor，之后倒入有色废水，观察出水情况（颜色浅了很多，或已无色）。
之后再以此讲解流化床和移动床情况，使学生真正理解。
感兴趣的学生也可以轮流上来练习用“固定床”处理废水，也可以自己设计单级或多级固定床。
步骤五：
教师讲解吸附剂再生（adsorbentreactivation）（15分钟）
同学们的吸附操作都在进行当中，有的同学废水已经变成无色了，停止吸附，将吸附剂过滤出。
讲解：
很多同学的废水已经清了，那么那些脏东西都跑哪里去了？
被吸附剂吸去了，都在吸附剂当中了。
当吸附剂吃饱之后，他们就吃不动了。
那我们如何处置过滤出来的吸附剂？
A:
直接扔掉吗？
成为固体废物，造成浪费，又污染环境。
B:
当作煤炭烧掉？
可是太浪费了。
C:
回收，要给予活性炭新的生命，新的活力——再生（reactivation）。
再生是怎么操作的呢？
讲述再生过程。
提问：
我们能不能在实验室中实现活性炭再生呢？
（最好学生自己提出？
）
同学
升级会员 